金屬粉末注射成型工藝的歷史

美國(guó)加州Parmatech公司于1973年發(fā)明，八十年代初歐洲許多國(guó)家以及日本也都投入極大精力開始研究金屬粉末注射成型工藝技術(shù)，并得到迅速推廣。特別是八十年代中期，這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以來更獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，每年都以驚人的速度遞增。金屬粉末注射成型工藝工藝要求原料粉末很細(xì)(～10μm),以保證均勻的分散度、良好的流變性能和較大的燒結(jié)速率。到目前為止，美國(guó)、西歐、日本等十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)有一百多家公司從事金屬粉末注射成型工藝工藝技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)、研制與銷售工作。

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金屬粉末注射成型工藝工藝的特點(diǎn)

金屬粉末注射成型工藝工藝與其它加工工藝的對(duì)比

金屬粉末注射成型工藝使用的原料粉末粒徑在2-15μm，而傳統(tǒng)粉末冶金的原粉粉末粒徑大多在50-100μm。金屬粉末注射成型工藝工藝的成品密度高，原因是使用微細(xì)粉末。金屬粉末注射成型工藝工藝具有傳統(tǒng)粉末冶金工藝的優(yōu)點(diǎn)，而形狀上自由度高是傳統(tǒng)粉末冶金所不能達(dá)到的。制品高的致密性可使強(qiáng)度增加、韌性加強(qiáng)，延展性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性得到改善、提高磁性能。傳統(tǒng)粉末冶金限于模具的強(qiáng)度和填充密度，形狀大多為二維圓柱型。

?理想的金屬粉末注射成型工藝

粉末粒度、振實(shí)密度和顆粒形狀是決定粉末能否成功用于金屬粉末注射成型工藝工藝的關(guān)鍵性能指標(biāo)。金屬粉末注射成型工藝工藝要求原料粉末很細(xì)(～10μm) , 以保證均勻的分散度、良好的流變性能和較大的燒結(jié)速率。

理想的金屬粉末注射成型工藝用粉末為：粉末粒度2～8μm ；松裝密度40 %～50 % ；振實(shí)密度50 %以上；粉末顆粒為近球形、 比表面大。

目前，金屬粉末注射成型工藝金屬粉末原料包括鐵、鎳、鈦、不銹鋼、、超合金等多種材料。同時(shí)更在向多樣化發(fā)展，例如結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等。

生產(chǎn)金屬粉末注射成型工藝粉末的方法主要有：羰基法、超高壓水霧化法、高壓氣體霧化法、等離子體霧化法以及層流霧化法。不同的粉末制備技術(shù)對(duì)粉末的粒度、顆粒形狀、微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、制造成本等都有不同的影響。

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金屬粉末及粘結(jié)劑的選擇

金屬粉末注射成型工藝工藝所用金屬粉末顆粒尺寸一般在0.5-20 μm。從理論上講，顆粒越細(xì)，比表面積也越大，易于成型和燒結(jié)。目前生產(chǎn)金屬粉末注射成型工藝用粉末的主要方法有:水霧化法、氣體霧化法、撥基法。每種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn):水霧化法是主要的制粉工藝，其、大規(guī)模生產(chǎn)比較經(jīng)濟(jì)，可使粉末細(xì)微化，但形狀不規(guī)則，這有利于保形，可是用粘結(jié)劑較多，影響精度。此外，水與金屬高溫反應(yīng)形成的氧化膜妨礙燒結(jié)。氣體霧化法是生產(chǎn)MIM用粉的主要方法，它生產(chǎn)的粉末為球形，氧化程度低，所需粘結(jié)劑少，成形性好，但價(jià)格高，保形性差。1Pa,燒結(jié)過程為:開始以4℃/min的升溫速度升至1000℃，保溫45min，再以6℃/min快速升至燒結(jié)溫度1380±10(℃)，保溫45min,然后隨爐冷卻至常溫。撥基法生產(chǎn)的粉末純度高、粒度極細(xì)，它適合于MIM ,但僅限于Fe, Ni等粉體，不能滿足材料多品種的要求。為了滿足MIM用粉的要求，許多制粉公司對(duì)上述方法進(jìn)行了改進(jìn)，還發(fā)展了微霧化、層流霧化等制粉方法。選用粉末要從MIM技術(shù)、產(chǎn)品形狀、性能、價(jià)格等多方面綜合考慮，現(xiàn)在通常是水霧化粉和氣霧化粉混合使用，前者提高振實(shí)密度后者維持保形性。由于該齒輪使用在腐蝕性的環(huán)境中，故而采用水霧化316L不銹鋼粉末，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為，Cr:17. 0%,N:11.5%, Mo:2.2%,C:不大于0.3%,Fe:69%左右。

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